【博士】石灰改良土路基填料的動(dòng)力特性及應(yīng)用研究【2005】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：中南大學(xué)　　學(xué)位年度： 2005年　　受地理?xiàng)l件限制，在軟土地區(qū)常用石灰來改良軟土作路基填料。但石灰改良土在交通荷載作用下的力學(xué)特性的研究很不成熟，理論研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)際工程應(yīng)用。因此，研究石灰改良土的動(dòng)力特性及其在交通荷載作用下的變形性狀，具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值?！　”疚脑诖罅渴覂?nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對石灰改良土的力學(xué)特性，其中主要是動(dòng)力特性進(jìn)行了深入研究；并基于試驗(yàn)成果，利用動(dòng)力彈塑性有限元分析了交通荷載作用下石灰改良土道路的變形性狀，取得了如下主要成果和結(jié)論：　　1．軟土摻入石灰后，塑性指數(shù)明顯降低，最大干密度醚石灰摻入量的增大而減少，最優(yōu)含水量隨石灰摻入量的增大而增加，擊實(shí)曲線峰值段比摻灰前具有相對較寬的最優(yōu)含水量區(qū)間，在回填施工過程中達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度要求的含水量容易控制。工程實(shí)際中，摻灰比宜控制在5％～8％?！　?．采用掃描電鏡(sEM)照片及能譜分析(EDS)對石灰改良土的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行微觀分析，在石灰土中首次發(fā)現(xiàn)了連結(jié)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鈣礬石結(jié)晶體。從微觀結(jié)構(gòu)上對石灰改良土的加固機(jī)理進(jìn)一步進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)改良的作用表現(xiàn)為增加了土體的粘聚力。　　3．使用DDS-70型微機(jī)控制動(dòng)三軸儀，對石灰土進(jìn)行了動(dòng)強(qiáng)度和動(dòng)彈模阻尼比試驗(yàn)，確定了石灰土的動(dòng)強(qiáng)度和動(dòng)力參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了力學(xué)性質(zhì)差的填料因石灰的摻入強(qiáng)度有顯著提商。發(fā)現(xiàn)頻率愈高，隨著破壞振次的增加，動(dòng)強(qiáng)度衰減愈快。　　4．動(dòng)應(yīng)變釓是影響土樣動(dòng)模量阻尼比的最主要因素，隨著動(dòng)應(yīng)變水平的提高，動(dòng)彈模量。成倍減小而阻尼比五成倍增大。頻率，愈高，動(dòng)彈模量和阻尼比愈大。隨著摻灰比的增大，石灰土的動(dòng)彈模量和阻尼比相應(yīng)增大。動(dòng)彈模量隨圍壓增減而增減，阻尼比隨升高而減小。最大動(dòng)彈模量與圍壓呈指數(shù)遞增關(guān)系：最大阻尼比在7％--40％之間，與圍壓呈指數(shù)遞減關(guān)系，并建立了相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)公式?！　?．將交通茍載簡化為半波正弦荷載，基于平面應(yīng)變假定，利用動(dòng)力彈塑性有限元定性分析了交通荷載作用下的石灰土道路的變形性狀。研究了摻灰比、交通荷載、地基力學(xué)性質(zhì)對道路變形的影響。研究結(jié)果表明，用石灰改良軟土能有效減小工后沉降。道路和地基的塑性變形在沿深度方向某一范圍內(nèi)衰減很快：在地基表面以下存在一“塑性交形有效影響深度”，該深度可作為交通荷載工后沉降計(jì)算深度。　　

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